[发明专利]组分梯度变化的锆钛酸铅薄膜及其制备方法

说明书

本申请公开了一种组分梯度变化的锆钛酸铅薄膜及其制备方法，所述组分梯度变化的锆钛酸铅薄膜的制备方法包括以下步骤：获取衬底；在所述衬底上沉积形成底电极层；通过移动掩膜版，在所述底电极层上沉积不同含量的锆酸铅和钛酸铅，得到组分梯度变化的锆钛酸铅薄膜。本申请解决了现有技术测试锆钛酸铅薄膜组分与性能之间的关系的准确性较低的技术问题。

技术领域

本申请涉及铁电材料技术领域，尤其涉及一种组分梯度变化的锆钛酸铅薄膜及其制备方法。

背景技术

锆钛酸铅薄膜[Pb(Zr_xTi_1-x)O₃]具有优异的铁电、压电、热释电及光电特性，在非易失性存储器、压电传感器、红外探测器和高密度储能器等领域有着非常广泛的应用。研究表明，Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜优异的物理性能与其组分和相变密切相关。在Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜体系中存在两种组分相关的相界，分别为准同型相界(MPB)和反铁电-铁电(FE-AFE)相界，这两种组分相关的相界已成为设计开发高性能Pb(Zr_xTi_1-x)O₃器件的关键依据。因此，建立Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜性能与组分、结构及相变的关系，对于Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜及其器件的发展和应用具有重要意义。

然而，Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜相界处两相的自由能非常接近，这使得Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜相界处的序参量对制备加工条件等外界刺激非常敏感。传统Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜样品制备过程往往是逐一制备，对于不同组分Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜的研究不仅工作量大、耗时长，而且无法排除实验背景误差对Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜的性能和结构的影响，导致测试Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜性能与组分之间的关系的准确性较低，限制了Pb(Zr_xTi_1-x)O₃薄膜及其器件的发展和应用。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种组分梯度变化的锆钛酸铅薄膜及其制备方法，旨在解决现有技术测试锆钛酸铅薄膜组分与性能之间的关系的准确性较低的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种组分梯度变化的锆钛酸铅薄膜的制备方法，所述组分梯度变化的锆钛酸铅薄膜的制备方法包括以下步骤：

获取衬底；

在所述衬底上沉积形成底电极层；

通过移动掩膜版，在所述底电极层上沉积不同含量的锆酸铅和钛酸铅，得到组分梯度变化的锆钛酸铅薄膜。

可选地，所述锆钛酸铅薄膜的分子式为Pb(Zr_xTi_1-x)O₃，其中，0≤X≤1，所述X沿预设组分梯度变化方向呈梯度递增或梯度递减。

可选地，所述锆钛酸铅薄膜的厚度为20～150nm，所述底电极层的厚度为5～20nm，所述衬底为长1～1.5cm，宽1～1.5cm的矩形。

可选地，所述底电极层包括钌酸锶薄膜，所述衬底包括钛酸锶衬底。